Doktori već dugo propisuju vježbanje kao sredstvo za poboljšanje i zaštitu zdravlja. U budućnosti bi pilula mogla ponuditi neke od istih prednosti kao i tjelesna aktivnost. Sada, znanstvenici izvještavaju o novim spojevima koji se čine sposobnima za oponašanje tjelesnog poticaja vježbanja — barem unutar stanica glodavaca. Ovo otkriće moglo bi otvoriti novi put za liječenje mišićne atrofije i drugih medicinskih stanja kod ljudi, uključujući zatajenje srca i neurodegenerativne bolesti.

Rezultati će biti predstavljeni danas na proljetnom sastanku Američkog kemijskog društva (ACS). ACS proljeće 2024. je hibridni sastanak koji se održava virtualno i uživo od 17. do 21. ožujka; sadrži gotovo 12,000 prezentacija na različite znanstvene teme.

"Ne možemo zamijeniti vježbanje; vježbanje je važno na svim razinama," izjavio je Bahaa Elgendy, glavni istraživač projekta koji predstavlja rad na sastanku. "Ako mogu vježbati, trebao bih nastaviti i obavljati tjelesnu aktivnost. No, postoje mnogi slučajevi u kojima je zamjena potrebna."

Vježbanje koristi i umu i tijelu. U ovom slučaju, Elgendy, profesor anesteziologije na Medicinskom fakultetu Sveučilišta u Washingtonu u St. Louisu, i njegovi kolege nadaju se ponoviti njegove snažne fizičke učinke — konkretno, sposobnost vježbanja da poboljša metabolizam i rast mišićnih stanica, uz poboljšanu izvedbu mišića.

Lijek koji može oponašati te učinke mogao bi nadoknaditi mišićnu atrofiju i slabost koje se mogu pojaviti kako ljudi stare ili su pogođeni rakom, određenim genetskim stanjima ili drugim razlozima zbog kojih nisu u mogućnosti provoditi redovitu tjelesnu aktivnost. Također bi potencijalno mogao suprotstaviti učinke drugih lijekova, poput novih lijekova za mršavljenje koji uzrokuju gubitak i masnoće i mišića, prema Elgendyju.

Metaboličke promjene povezane s vježbanjem započinju aktivacijom specijaliziranih proteina poznatih kao receptori povezani s estrogenom (ERR), koji dolaze u tri oblika: ERRα, ERRβ i ERRγ. Nakon otprilike desetljeća rada, Elgendy i njegovi kolege razvili su spoj nazvan SLU-PP-332, koji aktivira sva tri oblika, uključujući najizazovniju metu, ERRα. Taj tip ERR-a regulira adaptaciju na stres induciran vježbanjem i druge važne fiziološke procese u mišiću. U eksperimentima s miševima, tim je otkrio da ovaj spoj povećava vrstu mišićnih vlakana otpornih na umor, istovremeno poboljšavajući izdržljivost životinja kada trče na traci za trčanje za glodavce.

Da bi identificirali SLU-PP-332, istraživači su pažljivo proučavali strukturu ERR-ova i kako se vežu za molekule koje ih aktiviraju. Zatim, kako bi unaprijedili svoje otkriće i razvili varijante koje bi se mogle patentirati, Elgendy i njegov tim osmislili su nove molekule kako bi ojačali interakciju s receptorima i tako izazvali jači odgovor od onoga koji SLU-PP-332 može pružiti. Prilikom razvoja novih spojeva, tim je također optimizirao molekule za druge poželjne karakteristike, kao što su stabilnost i nizak potencijal za toksičnost.

Tim je usporedio potentnost SLU-PP-332 s onom novih spojeva promatrajući RNA, mjeru izražaja gena, iz otprilike 15,000 gena u stanicama srčanog mišića štakora. Novi spojevi potaknuli su veći porast prisutnosti RNA, sugerirajući da učinkovitije simuliraju učinke vježbanja.

Istraživanje koje koristi SLU-PP-332 sugerira da bi ciljanje ERR-ova moglo biti korisno protiv specifičnih bolesti. Studije na životinjama s ovim preliminarnim spojem pokazuju da bi mogao imati koristi protiv pretilosti, zatajenja srca ili smanjenja funkcije bubrega s godinama. Rezultati ažuriranog istraživanja sugeriraju da novi spojevi mogu imati slične učinke.

Aktivnost ERR-a također se čini da suprotstavlja štetnim procesima koji se događaju u mozgu kod pacijenata dijagnosticiranih s Alzheimerovom bolešću i onih koji imaju druge neurodegenerativne uvjete. Iako SLU-PP-332 ne može prodrijeti u mozak, neki od novih spojeva razvijeni su s tom namjerom.

"U svim tim stanjima, ERR-ovi igraju veliku ulogu," kaže Elgendy. "Ako imate spoj koji ih može efikasno aktivirati, mogli biste generirati toliko korisnih učinaka."

Elgendy i njegovi kolege nadaju se testirati nove spojeve na životinjskim modelima putem Pelagos Pharmaceuticals, startup tvrtke koju su suosnovali. Također istražuju mogućnost razvoja spojeva kao potencijalnih tretmana za neurodegenerativne poremećaje.

Istraživanje je podržano od strane Nacionalnog instituta za starenje Nacionalnih instituta za zdravstvo pod brojem nagrade R21AG065657 i RF1AG077160.

Izvor: American Chemical Society